摘要：一项令人震惊的发现正在改写脊椎动物进化生物学教科书。华盛顿大学研究团队在《美国国家科学院院刊》上报告称，太平洋东北部常见的斑点鼠鱼雄性个体在前额长有真正的牙齿，而不是在口腔内。这些牙齿排列在一个名为"触根"的软骨结构上，专门用于交配时抓握雌鱼。这一发现彻底颠覆

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一项令人震惊的发现正在改写脊椎动物进化生物学教科书。华盛顿大学研究团队在《美国国家科学院院刊》上报告称，太平洋东北部常见的斑点鼠鱼雄性个体在前额长有真正的牙齿，而不是在口腔内。这些牙齿排列在一个名为"触根"的软骨结构上，专门用于交配时抓握雌鱼。这一发现彻底颠覆了脊椎动物牙齿"严格限于口腔结构"的传统认知，为理解牙齿进化开辟了全新视角。

华盛顿大学星期五港实验室博士后研究员卡莉·科恩表示："这个疯狂而绝对壮观的特征颠覆了进化生物学中牙齿严格是口腔结构的长期假设。触根是一个发育遗迹，不是奇异的个例，是颌骨外齿状结构的第一个明确例子。"

研究人员在现代成年雄性斑点鼠鱼的古代亲戚的触根上发现了牙齿。这份化石记录帮助他们确定了这座建筑的历史意义，并由当地艺术家雷·特罗尔 （Ray Troll） 赋予了生命。图片来源：雷巨魔

斑点鼠鱼属于软骨鱼类中的嵌合体群体，在数百万年前从鲨鱼的进化谱系中分离出来。这种鱼类在普吉特湾极为常见，成年个体长约60厘米，其中细长的尾部占身体长度的一半。只有成年雄性会在前额发育出触根结构，静止时看起来像眼睛之间的小白色花生状突起，但竖立时会变成带钩状并布满牙齿的器官。

解开牙齿起源的谜团

几十年来，关于牙齿起源的科学争论一直局限于口腔牙齿的研究范围，很少有人认真考虑牙齿可能在其他部位发育的可能性。传统观点认为，无论牙齿的形状、大小或锋利程度如何，它们都源于相同的遗传起源，表现出相似的解剖特征，并且通常存在于颌骨内。

成年雄性斑点鼠鱼是现代鲨鱼的近亲，也是普吉特海湾数量最多的鱼类之一。齿衬的触手在嘴上方和眼球左侧表现为一个白色的小额头驼峰。图片来源：Tiare Boyes

斑点鼠鱼触根的发现迫使科学家重新审视这一基本假设。研究团队面临的第一个问题是确定这些结构究竟是真正的牙齿，还是类似于覆盖许多鲨鱼和鳐鱼身体的齿状结构——真皮小齿。

为了解答这个关键问题，研究人员捕获并分析了数百条鱼，使用显微CT扫描和组织样本来记录触根的发育过程。他们还将现代鼠鱼与古代化石进行了比较分析。普吉特湾丰富的斑点鼠鱼资源为这项研究提供了理想条件，这些鱼类经常出现在位于圣胡安岛的华盛顿大学星期五港实验室周围的浅水区域。

扫描结果显示，雄性和雌性鼠鱼在早期发育阶段都会产生触根的雏形。在雄性个体中，这个结构从一小簇细胞发育成眼睛之间的白色小丘疹，附着在控制下颌的肌肉上，最终突破皮肤表面并长出牙齿。在雌性个体中，虽然这个结构永远不会完全发育或矿化，但早期结构的证据依然存在。

遗传学证据确认真牙身份

在雷·特罗尔 （Ray Troll） 的另一幅插图中，触手降低，揭示了尖端与嘴巴的距离，并强调了组织可能向上迁移的可能性。这是研究人员提出的解释颌骨外牙齿存在的理论之一。图片来源：雷巨魔

研究的突破性发现来自对组织结构的深入分析。这些新牙齿生长在一条称为"牙板"的组织带上，这种结构存在于颌骨中，但此前从未在其他部位被记录过。科恩回忆道："当我们第一次看到牙板时，我们兴奋得眼睛发亮。看到这个关键结构出现在颌骨外真的非常令人振奋。"

牙板的存在提供了决定性证据，证明触根上的结构确实是真正的牙齿而非真皮小齿。在人类中，牙板在恒牙长出后会分解，但许多脊椎动物保留了更换牙齿的能力。例如，鲨鱼拥有"源源不断的新牙齿传送带"。相比之下，真皮小齿——包括斑点鼠鱼腹鳍扣器上的小齿——并不具备牙板结构。

通过显微 CT 扫描捕获的成年雄性斑点鼠鱼的形状和结构。这项技术生动地描绘了形态特征，包括触手。图片来源：华盛顿大学

更有力的证据来自遗传学分析。组织样本显示，脊椎动物中与牙齿发育相关的基因在触根中表达，但在真皮小齿中不表达。芝加哥大学生物学和解剖学教授迈克尔·科茨解释："我们将实验数据与古生物学证据相结合，展示了这些鱼类如何利用预先存在的牙齿制造程序来创造一种对繁殖至关重要的新器官。"

在化石记录中，研究人员还观察到相关物种触根上存在牙齿的证据，这进一步支持了他们的发现。现代成年雄性斑点鼠鱼的触根可以长出七到八排钩状牙齿，这些牙齿比普通牙齿更加弯曲和收缩，使鱼类能够在游泳时牢牢抓住配偶。

进化意义与未来研究方向

这一发现对我们理解脊椎动物牙齿进化具有深远意义。佛罗里达大学生物学教授、该研究的资深作者加雷斯·弗雷泽指出："如果这些奇特的嵌合体能在头部前端长出牙齿，这会让你更广泛地思考牙齿发育的灵活性。"

触根的发育时机与腹鳍扣器一致，表明迁移的牙齿形成组织现在受到其他调节网络的控制。这种发育协调性暗示着复杂的进化适应机制，为满足繁殖需求而重新利用现有的遗传工具箱。

科恩强调，虽然鲨鱼经常被用作研究牙齿和发育的模型，因为它们拥有大量口腔牙齿并覆盖着真皮小齿，但"鲨鱼只拥有历史记录中牙齿多样性的一小部分。嵌合体为我们提供了窥视过去的珍贵机会。"

这项研究还揭示了一个重要的进化原理：现有的遗传程序可以被重新部署到新的解剖位置，创造出全新的功能结构。这种现象被称为"遗传工具箱的重复使用"，是进化创新的重要机制。

研究团队预测，随着对脊椎动物棘刺结构研究的深入，科学家们将在颌骨外发现更多的牙齿结构。这一预测如果得到验证，将进一步改写我们对脊椎动物身体构造和进化历史的理解。

从更广泛的生物学角度来看，这项发现强调了形态学多样性研究的重要性。许多看似"奇异"的生物特征实际上可能代表着重要的进化创新，为理解生命复杂性提供关键线索。斑点鼠鱼的触根不仅仅是一个有趣的解剖学异常，而是脊椎动物进化灵活性的生动证明。

这项由美国国家科学基金会、拯救我们的海洋基金会和星期五港实验室内部资助的研究，不仅学教条，更为未来的比较解剖学和进化生物学研究开辟了新的方向。正如科恩所说："我认为我们越是观察脊椎动物的尖刺结构，就会在颌骨外发现越多的牙齿。"这一预言或许将引领下一波重要的进化生物学发现。

来源：人工智能学家